JP2012229306A - 紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外光発生効率を高めることが可能な紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法を提供する。
【解決手段】紫外光発生用ターゲット２０は、サファイア、石英または水晶から成る基板２１と、基板２１上に設けられ、電子線を受けて紫外光を発生するＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜２２とを備える。Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶をターゲットとして用いることによって、Ｐｒ：ＬｕＡＧ単結晶膜を用いた場合よりも顕著に紫外光発生効率を高めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法に関するものである。

特許文献１には、ＰＥＴ装置に用いられるシンチレータの材料として、プラセオジム（Ｐｒ）を含む単結晶を使用することが記載されている。また、特許文献２には、発光ダイオードから出射される光の波長を蛍光体によって変換することにより白色光を実現する、照明システムに関する技術が記載されている。

国際公開第２００６／０４９２８４号パンフレット 特表２００６−５２０８３６号公報

従来より、紫外光源として、水銀キセノンランプや重水素ランプ等の電子管が用いられてきた。しかし、これらの紫外光源は、発光効率が低く、大型であり、また安定性や寿命の点で課題がある。一方、別の紫外光源として、ターゲットに電子線を照射することにより紫外光を励起させる構造を備える電子線励起紫外光源がある。電子線励起紫外光源は、高い安定性を生かした光計測分野や、低消費電力性を生かした殺菌や消毒用、あるいは高い波長選択性を利用した医療用光源やバイオ化学用光源として期待されている。また、電子線励起紫外光源には、水銀ランプなどよりも消費電力が小さいという利点もある。

また、近年、波長３６０ｎｍ以下といった紫外領域の光を出力しうる発光ダイオードが開発されている。しかし、このような発光ダイオードからの出力光強度は未だ小さく、また発光ダイオードでは発光面の大面積化が困難なので、用途が限定されてしまうという問題がある。これに対し、電子線励起紫外光源は、十分な強度の紫外光を発生することができ、また、ターゲットに照射される電子線の径を大きくすることにより、大面積で且つ均一な強度を有する紫外光を出力することができる。

しかしながら、電子線励起紫外光源においても、紫外光発生効率の更なる向上が求められる。本発明は、紫外光発生効率を高めることが可能な紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題に鑑み、本発明者は（Ｐｒ_ｘＬｕ_１−ｘ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２（Ｐｒ：ＬｕＡＧ プラセオジム添加ルテチウム・アルミニウム・ガーネット、ｘの範囲は０＜ｘ＜１）を紫外光発生用ターゲットに用いることを考えた。しかし、先行技術文献に記載されているようなＰｒ：ＬｕＡＧ単結晶を用いた場合には、十分な紫外光発生効率を得ることが難しいことが判明した。またＰｒ：ＬｕＡＧ単結晶が高価であるため、紫外光発生用ターゲットの製造コストが高くなるという問題があった。これに対し、本発明者による試験及び研究の結果、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶をターゲットとして用いることによって、Ｐｒ：ＬｕＡＧ単結晶を用いた場合よりも顕著に紫外光発生効率を高め得ることが見出された。すなわち、本発明による紫外光発生用ターゲットによれば、サファイア、石英または水晶（酸化珪素の結晶、rock crystal）から成る基板と、この基板上に設けられ、電子線を受けて紫外光を発生するＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜とを備えることによって、紫外光発生効率を高めることができる。

また、紫外光発生用ターゲットは、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さが０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴としてもよい。本発明者による試験及び研究によれば、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さは、電子線が透過せずに発光に寄与するためには少なくとも０．１μｍ以上必要であり、また、生産性の観点から１０μｍ以下であることが好ましい。このような厚さを有するＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜において、紫外光発生効率をより効果的に高めることができる。

また、本発明による電子線励起紫外光源は、上記いずれかの紫外光発生用ターゲットと、紫外光発生用ターゲットに電子線を与える電子源とを備えることを特徴とする。この電子線励起紫外光源によれば、上記いずれかの紫外光発生用ターゲットを備えることによって、紫外光発生効率を高めることができる。

また、本発明による紫外光発生用ターゲットの製造方法は、サファイア、石英または水晶から成る基板上にＰｒ：ＬｕＡＧ膜を蒸着する第１工程と、Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜を熱処理することにより多結晶化する第２工程とを備えることを特徴とする。第１工程では、サファイア、石英または水晶から成る基板上に、アモルファス状のＰｒ：ＬｕＡＧ膜が形成される。しかし、アモルファス状のＰｒ：ＬｕＡＧ膜では、電子線を照射しても紫外光は殆ど励起されない。この製造方法のように、第２工程においてＰｒ：ＬｕＡＧ膜を熱処理（アニール）することによって、アモルファス状のＰｒ：ＬｕＡＧ膜を多結晶化することができる。すなわち、この製造方法によれば、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜を備える紫外光発生用ターゲットを好適に製造することができる。なお、第１工程及び第２工程を同時に行っても良い。

また、紫外光発生用ターゲットの製造方法は、第２工程において熱処理した後のＰｒ：ＬｕＡＧ膜の厚さを０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることを特徴としてもよい。これにより、紫外光発生効率をより効果的に高めることができる。

また、紫外光発生用ターゲットの製造方法は、第２工程における熱処理の際にＰｒ：ＬｕＡＧ膜の周囲を真空とすることを特徴としてもよい。これにより、紫外光発生効率をより効果的に高めることができる。

本発明による紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法によれば、紫外光発生効率を高めることができる。

一実施形態に係る電子線励起紫外光源の内部構成を示す模式図である。 紫外光発生用ターゲットの構成を示す側面図である。 この製造方法に使用されるレーザアブレーション装置の構成を示す模式図である。 紫外光発生用ターゲットを製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）熱処理前におけるアモルファス状のＰｒ：ＬｕＡＧ膜のＸ線回折測定結果を示すグラフである。（ｂ）熱処理後におけるＰｒ：ＬｕＡＧ膜のＸ線回折測定結果を示すグラフである。 Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜に電子線を照射して得られた紫外光のスペクトルを示すグラフである。 （ａ）熱処理前におけるＰｒ：ＬｕＡＧ膜の表面に関するＳＥＭ写真である。（ｂ）熱処理後におけるＰｒ：ＬｕＡＧ膜の表面に関するＳＥＭ写真である。 Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜に電子線を照射して得られた紫外光のスペクトルを示すグラフである。 比較例として、Ｐｒ：ＬｕＡＧ単結晶基板に対して電子線を照射して得られた紫外光のスペクトルを示すグラフである。 電子線の強さ（電流量）を変化させた場合における、紫外光のピーク強度の変化を示すグラフである。 Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さと紫外光のピーク強度との関係を示すグラフである。 Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料のＰｒ濃度と紫外光のピーク強度との関係を示すグラフである。 様々な熱処理温度に対応する紫外光のスペクトルを示すグラフである。 熱処理後におけるＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の表面に関するＳＥＭ写真である。 大気雰囲気において熱処理を行った場合の紫外光のスペクトルを示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明による紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る電子線励起紫外光源１０の内部構成を示す模式図である。図１に示されるように、この電子線励起紫外光源１０では、真空排気されたガラス容器（電子管）１１の内部の上端側に、電子源１２および引き出し電極１３が配置されている。そして、電子源１２と引き出し電極１３との間に電源部１６から適当な引き出し電圧が印加されると、高電圧によって加速された電子線ＥＢが電子源１２から出射される。電子源１２には、例えば大面積の電子線を出射する電子源（例えばカーボンナノチューブ等の冷陰極、或いは熱陰極）を用いることができる。

また、容器１１の内部の下端側には、紫外光発生用ターゲット２０が配置されている。紫外光発生用ターゲット２０は例えば接地電位に設定され、電子源１２には電源部１６から負の高電圧が印加される。これにより、電子源１２から出射された電子線ＥＢは紫外光発生用ターゲット２０に照射される。紫外光発生用ターゲット２０は、この電子線ＥＢを受けて励起され、紫外光ＵＶを発生する。

図２は、紫外光発生用ターゲット２０の構成を示す側面図である。図２に示されるように、紫外光発生用ターゲット２０は、基板２１と、基板２１上に設けられたＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜２２と、アルミニウム膜２３とを備えている。基板２１は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）または水晶から成る板状の部材であり、主面２１ａおよび裏面２１ｂを有する。なお、基板２１の好適な厚さは、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜２２は、多結晶化されたＰｒ：ＬｕＡＧから成る膜である。このＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜２２は、図１に示された電子線ＥＢを受けて励起され、紫外光ＵＶを発生する。後述する実施例から明らかなように、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜２２の好適な厚さは０．１μｍ以上１０μｍ以下である。また、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜２２の好適なＰｒ濃度は０．００１原子パーセント以上１０原子パーセント以下である。

続いて、本実施形態の紫外光発生用ターゲット２０を製造する方法について説明する。図３は、この製造方法に使用されるレーザアブレーション装置５０の構成を示す模式図である。図３に示されるレーザアブレーション装置５０は、真空容器５１と、真空容器５１の底面上に配置された試料載置台５２と、試料載置台５２上に載置される試料であるＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３に対して照射されるレーザビームＢを真空容器５１の内部に導入する為のレーザ導入口５４とを備えている。なお、レーザ導入口５４には、例えばＫｒＦエキシマレーザからのレーザビーム（波長２４８ｎｍ）が提供される。

更に、レーザアブレーション装置５０は、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３の上方に配置される基板２１を支持する為の回転ホルダ５５と、基板２１を加熱する為のヒータ５６と、真空容器５１の内部に酸素ガスを供給する為のガス導入口５７とを備えている。回転ホルダ５５は、基板２１の主面２１ａがＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３に対向して露出した状態で、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３と基板２１とを結ぶ軸線を中心として回転可能なように基板２１を保持する。

図４は、紫外光発生用ターゲット２０を製造方法を示すフローチャートである。まず、基板２１上にＰｒ：ＬｕＡＧ膜を蒸着する（第１の工程Ｓ１）。具体的には、まず、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３として、Ｐｒ：ＬｕＡＧを所定割合含有するセラミックスを作製する（工程Ｓ１１）。次に、サファイア、石英または水晶から成る基板２１を用意し、この基板２１をレーザアブレーション装置５０の回転ホルダ５５に設置するとともに、工程Ｓ１１において作製したＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３を試料載置台５２に載せる（工程Ｓ１２）。そして、真空容器５１の内部を排気し（工程Ｓ１３）、ヒータ５６によって基板２１を所定温度（例えば８００℃）まで加熱する（工程Ｓ１４）。その後、ガス導入口５７から真空容器５１の内部へ酸素ガスを供給しながらレーザビームＢをＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３へ照射する（工程Ｓ１５）。これにより、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３はレーザビームＢを受けて蒸発し、真空容器５１の内部を飛散する。この飛散したＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３の一部が、基板２１の主面２１ａに付着し、アモルファス状の膜が形成される。

続いて、基板２１の主面２１ａ上に形成されたアモルファス状の膜を熱処理して、アモルファス状の膜を多結晶化する（第２の工程Ｓ２）。具体的には、アモルファス状の膜が形成された基板２１をレーザアブレーション装置５０から取り出し、熱処理炉へ投入する（工程Ｓ２１）。なお、熱処理炉の炉内は、大気を含む雰囲気であってもよいが、真空であれば尚好適である。そして、熱処理炉の炉内温度を例えば１２００℃より高温に設定し、その温度を所定時間維持することにより、基板２１上のアモルファス状の膜に対して熱処理（アニール）を行う（工程Ｓ２２）。このとき、熱処理されたアモルファス状の膜は多結晶化してＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜となる。

本実施形態によって得られる効果について説明する。後述する各実施例から明らかなように、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶を紫外光発生用ターゲットとして用いることによって、Ｐｒ：ＬｕＡＧ単結晶を用いる場合よりも顕著に紫外光発生効率を高めることができる。本実施形態の紫外光発生用ターゲット２０はＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜２２を備えているので、高効率でもって紫外光を発生することができる。また、基板２１がサファイア、石英または水晶から成ることによって、工程Ｓ２２においてアモルファス状の膜を高温で熱処理することができる。

また、本実施形態の製造方法では、基板２１上にアモルファス状の膜を蒸着したのち、このアモルファス状の膜を熱処理している。第１工程Ｓ１では、アモルファス状の膜が基板２１上に形成されるが、アモルファス状の膜に電子線を照射しても紫外光は殆ど発生しない。これに対し、第２工程Ｓ２においてアモルファス状の膜を熱処理すれば、アモルファス状の膜を多結晶化することができ、高効率でもって紫外光を発生する紫外光発生用ターゲットを製造することができる。

（第１実施例）
続いて、上記実施形態の第１実施例について説明する。本実施例では、まず、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３として、Ｐｒを０．８原子パーセント含有するセラミックスを作製した。次に、このＰｒ：ＬｕＡＧセラミックスをレーザアブレーション装置５０の試料載置台５２に載せるとともに、直径２インチのサファイア基板を回転ホルダ５５に設置した。Ｐｒ：ＬｕＡＧセラミックスとサファイア基板との距離は１５０ｍｍであった。その後、真空容器５１の内部を排気し、サファイア基板を１０００℃まで加熱した。そして、真空容器５１の内部へ酸素ガスを供給しながらレーザビームＢをＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料５３へ６０分間照射して、アモルファス状の膜を作製した。このとき、レーザビームＢのレーザ光源としてＫｒＦエキシマレーザ（１００ｍＪ、１００Ｈｚ）を使用した。その後、熱処理炉へサファイア基板を投入し、サファイア基板及びアモルファス状の膜を大気中にて１４００℃で２時間加熱した。

図５（ａ）は、熱処理前におけるアモルファス状の膜のＸ線回折測定結果を示すグラフである。また、図５（ｂ）は、熱処理後における膜のＸ線回折測定結果を示すグラフである。これらの図に示されるように、熱処理前においてはサファイア基板に由来する回折線（図中に×印で示す）しか観察されなかったが、熱処理後においてはこの回折線に加えてＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に由来する回折線（図中に○印で示す）が観察された。これらの図から、アモルファス状の膜が熱処理によってＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶に変化したことがわかる。

図６は、Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜に電子線を照射して得られた紫外光のスペクトルを示すグラフである。図６において、グラフＧ１１は蒸着材料（レーザアブレーションの原材料）であるＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶の発光スペクトルを示しており、グラフＧ１２は熱処理後におけるＰｒ：ＬｕＡＧ膜の発光スペクトルを示しており、グラフＧ１３は熱処理前におけるＰｒ：ＬｕＡＧ膜の発光スペクトルを示している。なお、熱処理前の膜については発光しなかった。なお、電子線の加速電圧を１０ｋＶとし、電子線の強さ（電流量）を１００μＡとし、電子線の径を２ｍｍとした。図６から明らかなように、熱処理前におけるアモルファス状の膜では、電子線を照射しても紫外光が殆ど発生しなかった。これに対し、熱処理後における多結晶のＰｒ：ＬｕＡＧ膜では、電子線を照射することにより紫外光が好適に発生した。

（第２実施例）
続いて、上記実施形態の第２実施例について説明する。本実施例では、第１実施例において１０００℃としたＰｒ：ＬｕＡＧ成膜時のサファイア基板の温度を８００℃とした。また、第１実施例において１４００℃とした熱処理温度を１６００℃とした。その他の工程や条件等は第１実施形態と同様である。

本実施例により作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ膜のＸ線回折測定を行った結果、図５（ｂ）と同様にＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に由来する回折線が観察された。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ熱処理前及び熱処理後におけるＰｒ：ＬｕＡＧ膜の表面に関するＳＥＭ写真である。図７（ｂ）を参照すると、図７（ａ）とは異なり数マイクロメートル程度毎に細分化された領域が観察される。これらの事実から、アモルファス状の膜が熱処理によってＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶に変化したことがわかる。また、このＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜に電子線を照射すると、図６のグラフＧ１２と同じピーク波長のスペクトルを有する紫外光が得られた。但し、そのピーク強度が図６のグラフＧ１２よりも大きくなったことから、発光効率は第１実施形態より高くなった。

（第３実施例）
続いて、上記実施形態の第３実施例について説明する。本実施例では、第２実施例において大気中とした熱処理時の雰囲気を真空（１０^−２Ｐａ）とした。なお、他の工程や条件等は第２実施例と同様である。本実施例により作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ膜のＸ線回折測定を行った結果、図５（ｂ）と同様にＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に由来する回折線が観察された。

また、図８は、Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜に電子線を照射して得られた紫外光のスペクトルを示すグラフである。図８において、グラフＧ２１は第２実施例（大気中で熱処理）により作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ膜の発光スペクトルを示しており、グラフＧ２２は本実施例（真空中で熱処理）により作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ膜の発光スペクトルを示している。なお、電子線の加速電圧を１０ｋＶとし、電子線の強さ（電流量）を１００μＡとし、電子線の径を２ｍｍとした。図８から明らかなように、大気中で熱処理されたＰｒ：ＬｕＡＧ膜と比較して、真空中で熱処理されたＰｒ：ＬｕＡＧ膜では、電子線の照射により発生する紫外光のピーク強度が格段に大きくなる（すなわち発光効率が格段に高くなる）。

また、図９は、比較例として、Ｐｒ：ＬｕＡＧ単結晶基板に対して本実施例と同じ条件で電子線を照射して得られた紫外光のスペクトルを示すグラフである。なお、図９において、グラフＧ３１はＰｒ：ＬｕＡＧ単結晶基板に関する発光スペクトルを示しており、グラフＧ３２は図８のグラフＧ２２と同じものである。図９から明らかなように、Ｐｒ：ＬｕＡＧ単結晶基板と比較して、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶薄膜では、電子線の照射により発生する紫外光のピーク強度が格段に大きくなる（すなわち発光効率が格段に高くなる）。

図１０は、電子線の強さ（電流量）を変化させた場合における、紫外光のピーク強度の変化を示すグラフである。図１０において、グラフＧ４１は本実施例により作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ単結晶薄膜に関する発光スペクトルを示しており、グラフＧ４２は比較例のＰｒ：ＬｕＡＧ単結晶基板に関する発光スペクトルを示している。図１０に示されるように、本実施例により作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ単結晶薄膜では、電子線の強さと紫外光のピーク強度とが極めて良好な比例関係（高い直線性）を有することが判明した。また、本実施例により作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ単結晶薄膜では、電子線の強さにかかわらず、Ｐｒ：ＬｕＡＧ単結晶基板より大きなピーク強度を実現でき、且つ電子線が強い領域においても発光効率の低下が抑えられることが判明した。

（第４実施例）
発明者は、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さと紫外光のピーク強度との関係について、実験を行った。すなわち、様々な成膜時間でＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜を作製し、それらの厚さを段差計を用いて測定したのち、電子線を照射して発生する紫外光のピーク強度を計測した。図１１は、その結果であるＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さと紫外光のピーク強度との関係を示すグラフである。なお、図中の曲線Ｇ５４は、近似曲線である。

図１１を参照すると、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さが或る程度の値（約５００ｎｍ）を下回る場合には、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜が厚いほど紫外光のピーク強度が大きくなっており、発光効率が高まる。しかし、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さがその値を超えると、紫外光のピーク強度は殆ど増大しないか、逆に低下している。また、このグラフから、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さが０．１μｍ以上であれば、十分に実用的な紫外光強度（発光効率）が得られることがわかる。

（第５実施例）
発明者は、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料のＰｒ濃度と紫外光のピーク強度との関係について、実験を行った。すなわち、様々なＰｒ濃度のＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料を作製し、それらを用いてＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜を作製し、これらのＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜に電子線を照射して発生する紫外光のピーク強度を計測した。なお、この実施例では熱処理温度を１６００℃とした。図１２は、その結果であるＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料のＰｒ濃度と紫外光のピーク強度との関係を示すグラフである。なお、図中の曲線Ｇ６１は、近似曲線である。

図１２を参照すると、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料でのＰｒ濃度が或る程度の値（約０．７原子パーセント）を下回る場合には、Ｐｒ濃度が大きいほど紫外光のピーク強度が大きくなっており、発光効率が高くなる。しかし、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料のＰｒ濃度がその値を超えると、紫外光のピーク強度は逆に低下している。また、このグラフから、Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料のＰｒ濃度が０．０５原子パーセント以上２．０原子パーセント以下であることが好ましく、０．１原子パーセント以上１．０原子パーセント以下であることが更に好ましい。これにより十分に実用的な紫外光強度が得られることがわかる。

以上、本実施例ではＰｒ：ＬｕＡＧ含有材料のＰｒ濃度と紫外光のピーク強度との関係について述べてきたが、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜のＰｒ濃度と紫外光のピーク強度との関係についても、図１１に示されたグラフと同様の傾向があると考えられる。但し、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜のＰｒ濃度の好適な範囲は、例えば０．００１原子パーセント以上１０原子パーセント以下である。

（第６実施例）
続いて、上記実施形態の第６実施例について説明する。本実施例では、Ｐｒ：ＬｕＡＧを含有する材料を蒸着してアモルファス状の膜を６個作製し、これらのアモルファス状の膜を真空中にて熱処理温度をそれぞれ１２００℃、１４００℃、１５００℃、１６００℃、１７００℃、１８００℃、及び１９００℃としてＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜を形成した。なお、他の工程や条件等は第２実施例と同様である。こうして作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜に電子線（加速電圧１０ｋＶ、電子線の強さ（電流量）１００μＡ）を照射し、発生する紫外光のスペクトルを計測した。

図１３は、計測されたスペクトルを示すグラフである。なお、図１３において、グラフＧ８０は熱処理温度を１２００℃とした場合を示しており、グラフＧ８１は熱処理温度を１４００℃とした場合を示しており、グラフＧ８２は熱処理温度を１５００℃とした場合を示しており、グラフＧ８３は熱処理温度を１６００℃とした場合を示しており、グラフＧ８４は熱処理温度を１７００℃とした場合を示しており、グラフＧ８５は熱処理温度を１８００℃とした場合を示しており、グラフＧ８６は熱処理温度を１９００℃とした場合を示している。図１３に示されるように、Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜の熱処理温度が高いほど、紫外光のピーク強度が大きく、発光効率が高いことが判明した。また、熱処理温度が１８００℃〜１９００℃といった極めて高い温度である場合には、鋭い発光ピーク波形がスペクトルに現れることが判明した。なお、熱処理温度を１２００℃とした場合は発光しなかった。広い波長域を利用する場合は１４００℃〜１８００℃、発光ピーク波形を利用する場合は１８００℃〜１９００℃とすることが好ましい。

また、図１４は、熱処理後におけるＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の表面に関するＳＥＭ写真である。図１４には、熱処理温度を１２００℃、１４００℃、１５００℃、１６００℃、１７００℃、１８００℃、及び１９００℃とした場合のそれぞれにおけるＳＥＭ写真が示されている。図１４を参照すると、熱処理温度が高いほどＰｒ：ＬｕＡＧの結晶化が進んでいることがわかる。また、１２００℃では、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の表面は図７（ａ）に示された熱処理前のアモルファス状の膜とほぼ同じ状態に観察された。

（第７実施例）
続いて、上記実施形態の第７実施例について説明する。本実施例では、Ｐｒ：ＬｕＡＧを含有する材料を蒸着してアモルファス状の膜を４個作製し、これらのアモルファス状の膜に対し、大気雰囲気とした熱処理炉にて熱処理温度をそれぞれ１２００℃、１４００℃、１６００℃、及び１７００℃とした熱処理を行うことにより、Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜を形成した。なお、他の工程や条件等は第２実施例と同様である。こうして作製されたＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜に電子線（加速電圧１０ｋＶ、電子線の強さ（電流量）１００μＡ）を照射し、発生する紫外光のスペクトルを計測した。

図１５は、計測されたスペクトルを示すグラフである。なお、図１５において、グラフＧ９０は熱処理温度を１２００℃とした場合を示しており、グラフＧ９１は熱処理温度を１４００℃とした場合を示しており、グラフＧ９２は熱処理温度を１７００℃とした場合を示しており、グラフＧ９３は熱処理温度を１６００℃とした場合を示している。図１５に示されるように、大気中で熱処理を行った場合でも、熱処理温度が高いほど、紫外光のピーク強度が大きく、発光効率が高いことがわかる。但し、発光効率が最も高いのは熱処理温度を１６００℃とした場合であった。なお、この場合においても、熱処理温度を１２００℃とした場合は発光しなかった。

また、熱処理時の雰囲気が大気圧である場合のピーク強度（３１０ｎｍ）は、熱処理時の雰囲気が真空である場合の約２／３となった。熱処理時の雰囲気は、凡そ大気圧もしくは大気圧より低い雰囲気下であることが好ましい。また、大気圧より低い雰囲気としては真空（１０^−２Ｐａ以下）であることがより好ましい。また、熱処理時の雰囲気が凡そ大気圧の場合及び真空の場合の双方において、熱処理温度は１４００℃以上であることが好ましい。特に、熱処理温度が１４００℃〜１９００℃であればより好ましい。

本発明による紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び各実施例では、Ｐｒ：ＬｕＡＧを含有する材料を用いてアモルファス状の膜を蒸着により形成し、その膜を熱処理することによってＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜を得ているが、本発明に係るＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜はこのような製法に限らず、他の製法によって作製されてもよい。

１０…電子線励起紫外光源、１１…容器、１２…電子源、１３…引き出し電極、１６…電源部、２０…紫外光発生用ターゲット、２１…基板、２１ａ…主面、２１ｂ…裏面、２２…Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜、２３…アルミニウム膜、５０…レーザアブレーション装置、５１…真空容器、５２…試料載置台、５３…Ｐｒ：ＬｕＡＧ含有材料、５４…レーザ導入口、５５…回転ホルダ、５６…ヒータ、５７…ガス導入口、Ｂ…レーザビーム、ＥＢ…電子線、ＵＶ…紫外光。

Claims (6)

1. サファイア、石英または水晶から成る基板と、
   前記基板上に設けられ、電子線を受けて紫外光を発生するＰｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜と
   を備えることを特徴とする、紫外光発生用ターゲット。
2. 前記Ｐｒ：ＬｕＡＧ多結晶膜の厚さが０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の紫外光発生用ターゲット。
3. 請求項１または２に記載された紫外光発生用ターゲットと、
   前記紫外光発生用ターゲットに前記電子線を与える電子源と
   を備えることを特徴とする、電子線励起紫外光源。
4. サファイア、石英または水晶から成る基板上にＰｒ：ＬｕＡＧ膜を蒸着する第１工程と、
   前記Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜を熱処理することにより多結晶化する第２工程と
   を備えることを特徴とする、紫外光発生用ターゲットの製造方法。
5. 前記第２工程において熱処理した後の前記Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜の厚さを０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることを特徴とする、請求項４に記載の紫外光発生用ターゲットの製造方法。
6. 前記第２工程における熱処理の際に前記Ｐｒ：ＬｕＡＧ膜の周囲を真空とすることを特徴とする、請求項４または５に記載の紫外光発生用ターゲットの製造方法。